Question

13．甲醇是一种重要的化工原料和新型燃料．
（1）CO₂加氢制取低碳醇的反应如下：
反应I：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ/mol
反应II：2CO₂（g）+6H₂（g）═CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）△H=-173.6kJ/mol
则2CH₃OH（g）═CH₃CH₂OH（g）+H₂O（g）△H=-75.60kJ•mol^-1；
（2）图一为甲醇燃料电池原理图，电极B为正极（填“正”或“负”），请写出该电池的总的化学反应方程式2CH₃OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+6H₂O；

（3）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是：通电后，将Co²⁺氧化成Co³⁺，然后以Co³⁺做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO₂而净化．实验室用图二装置模拟上述过程：
①写出阳极电极反应式Co²⁺-e^-=Co³⁺；②写出除去甲醇的离子反应方程式6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6Co²⁺+6H⁺．

Answer 1

分析 （1）据盖斯定律Ⅱ-I×2得：2CH₃OH（g）=CH₃CH₂OH（g）+H₂O（g）的反应热；
（2）通入甲醇的一级为负极，发生氧化反应，通入氧气的一级为正极，发生还原反应，甲醇在碱性条件下被氧化生成碳酸根离子和水；
（3）阳极发生氧化反应Co²⁺氧化成Co³⁺，以Co³⁺做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO₂，同时生成Co²⁺．

解答 解：（1）已知：反应I：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0 kJ•mol^-1
反应II：2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）△H=-173.6kJ•mol^-1
根据盖斯定律Ⅱ-I×2得：2CH₃OH（g）=CH₃CH₂OH（g）+H₂O（g）；△H=-75.6 kJ•mol^-1，
故答案为：-75.60 kJ•mol^-1；
（2）通入氧气的一级为正极，发生还原反应，甲醇在碱性条件下与氧气反应生成碳酸钾和水，总方程式为2CH₃OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+6H₂O，
故答案为：正；2CH₃OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+6H₂O；
（3）阳极发生氧化反应Co²⁺氧化成Co³⁺，电极方程式为Co²⁺-e^-=Co³⁺，以Co³⁺做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO₂，同时生成Co²⁺，离子方程式为6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6 Co²⁺+6H⁺，
故答案为：Co²⁺-e^-=Co³⁺；6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6 Co²⁺+6H⁺．

点评 本题综合性较大，涉及热化学方程式以及电化学知识等，为高考常见题型，侧重于学生的分析、计算能力的考查，难度中等，注意电极方程式的书写以及盖斯定律的运用．